برای تجربه بهتر لطفا مرورگر خود را به گوگل کروم، فایرفاکس، اپرا و یا اینترنت اکسپلورر تغییر دهید

جزئیات بلاگ

دستگاه لیتوگرافی و انواع روشهای آن

دستگاه لیتوگرافی و انواع روشهای آن

نانولیتوگرافی، لیتوگرافی نرم،لیتوگرافی نوری، لیتوگرافی غلم آغشته، و لیتوگرافی باریکه الکترونی همگی از روش‌های مختلف لیتوگرافی هستند.

نانو لیتوگرافی

از روش اول یعنی نانولیتوگرافی در به‌نوعی معماری در ابعاد نانو استفاده می‌شود. این روش در ساخت، برای مثال، ابزارهای دخیره اطلاعات، تراشه‌های زیستی، حسگرهای مینیاتوری و دیگر موارد تخصصی، کاربرد دارد.

 
 
 

 

لیتوگرافی نوری

و اما لیتوگرافی نوری؛ برای ساخت پردازنده‌های کامپیوتر و مدارهای مجتمع از این فناوری کمک می‌گیرند. این روش تحولی باورنکردنی در صنعت ایجاد کرده به‌طوری که ارزش تولیدات صنعتی در سال به رقم حیرت‌انگیز ۱۴۰ میلیارد دلار رسیده که فقط و فقط به‌لطف این فناوری امکان‌پذیر شده است. پیش‌بینی شده است می‌توان با همین فناوری ساختارهایی حتی با ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر را ساخت، اما درحال‌حاضر انجام این کار هزینه‌ی زیاد می‌طلبد و البته پروژه‌ی بسیار سنگینی برای محققان است.

به‌ زبان ساده، بسط داده شده‌ی عکاسی باید گفت. چیزی مشابه نگاتیو عکس از شِمای مدار تهیه می‌شود که آن را “ماسک” می‌نامند. سپس، مانند همان نگاتیو، به کمک این ماسک کار تکثیر طرح موردنظر را انجام می‌دهند.

البته فرآیند تهیه‌ی یک ماسک در ابتدا آرام و مقداری هزینه‌بر است ولی در ادامه و در تکثیر، فرآیند سریع و نسبتا ارزانی در پیش داریم. ابتدا شِمای بزرگی از قطعه را طراحی می‌کنند. سپس آن را روی صفحه‌ای شفاف به‌صورت لایه‌ای نازک از جنس فلز قرار می‌دهند. درست مانند تاریک‌خانه‌ در عکاسی، اینجا هم ابعاد طرح با کمک نور فرابنفش و یک عدسی کوچک شده و تصویر روی سیلیکون شکل می‌گیرد. پس از آن کار نوردهی و حذف قسمت‌های نوردیده را داریم که باعث تثبیت نهایی کار می‌شود.

این روش در ابتدا بسیار عالی به‌نظر می‌رسد اما اگر بخواهیم از ویژگی‌های منفی این روش نیز حرف بزنیم، باید بگوییم به‌خاطر محدود بودن طول موج نور فرابنفش به حداقل ۲۵۰ نانومتر، امکان تهیه‌ی نانوساختارهایی کوچک‌تر از این بسیار مشکل است. برای استفاده از خواص نانوساختارها، به حتی کمتر از ۱۰۰ نانومتر نیاز است. پس هنوز راه زیادی در این مسیر طی نشده باقی مانده است.

ویژگی منفی دیگری که شاید کار را منتفی کند بحث هزینه‌ی سرسام‌آور کار است. ابزار را  اگر برای کار در ابعاد نانو بخواهند به‌کار گرفته شوند، هزینه‌ای بین ۲۰ تا حتی ۲۰۰ میلیارد تومان روی دست شما خواهند گذاشت. صرف چنین سرمایه‌ای شاید فقط برای مختصصین منطقی و معقول باشد.

لیتوگرافی نرم

همین مسائل باعث شده دانشمندان برای ارزان‌تر تمام شدن کار، رو به روش‌هایی مانند لیتوگرافی نرم بیاورند که در این روش به‌جای نور و الکترون از پروسه‌های مکانیکی مانند چاپ، قالب سازی، یا شابلون استفاده می‌شود. قالب این کار سریع ذوب می‌شود ساختار سختی ندارد، به همین دلیل هم آن را لیتوگرافی نرم نام‌گذاری کرده‌اند.

در این روش ابتدا روی یک سطح سیلیکونی یک طرحِ برجسته حساس به نور ایجاد می‌شود. سپس مایع مخصوص از جنس پلیمر روی آن می‌ریزند که درنهایت شکل قالب پلاستیکی نرم به‌خود می‌گیرد و به‌توعی یک مهر داریم که تقریبا اختلافی با اصل ندارد. هرچند در ابتدا هزینه‌ی زیادی برای ساخت آن باید صرف شود، اما در کار تکثیر درست همانند دستگاه کپی می‌ماند که مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌شود.

یکی از مزیت‌های این روش هم این است که نیاز به ابزار یا آزمایشگاه خاص ندارد بلکه به‌راحتی در یک آزمایشگاه معمولی نیز کار انجام می‌شود. دقیقا برعکس لیتوگرافی نوری که در آن باید اتاق را به‌نوعی استریل کرد تا حتی کوچکترین ذره‌ای روی کار ننشیند.

روش لیتوگرافی باریکه الکترونی

درمورد لیتوگرافی باریکه الکترونی مختصر این مطلب صحبت خواهیم کرد. این نوع از لیتوگرافی بحثی بسیار تخصصی و پیچیده دارد که نمی‌توان جزئیات بحث را در این مطلب آورد.

به‌طورکلی لیتوگرافی باریکه الکترونی با میکروسکوپ‌های الکتریکی انجام می‌شود که یک روش بسیار دقیق است و وضوح (Resolution) بسیار بالایی هم دارد. برای ایجاد طرح یک باریکه الکترونی متمرکز را برای ایجاد طرح‌های خطی بسیار ظریف روی ماده (نیمه‌هادی) به‌کار می‌گیرند. انرژی باریکه الکترونی را تا حد دلخواه افزایش می‌دهند که این باعث وضوح بیشتر می‌شود. در این روش باید از میدان‌های مغناطیسی نیز کمک گرفت.

برای انجام کار دو روش میسر است. روش اول حکاکی مستقیم نام دارد که با میکروسکوپ مخصوص و کامپیوتر و یک فایل داده کار حکاکی انجام می‌شود. روش دوم، روش غیرمستقیم نام دارد که در آن از یک واسطه برای انتقال طرح استفاده می‌شود. به‌بیان ساده، باریکه از یک ماسک عبور کرده و طرح را روی ماده‌ی مقاوم ایجاد می‌کند.

این نوع از لیتوگرافی در تولید نانولوله‌ها، نانوسیم‌ها و موارد این چنینی بسیار پرکاربرد است.

لیتوگرافی قلم آغشت

نوع آخر در این مطلب، لیتوگرافی قلم آغشته نام دارد. در این نوع با استفاده از سوزن میکروسکوپ مخصوص مولکول را روی سطح می‌نشانند. این روش می‌تواند نقش‌ها را با تفکیکی بسیار بالا روی سطح بنشاند که نیازی هم به خلاء در این روش نیست. همینطور می‌توان کار را با برنامه‌ریزی به‌صورت خودکار انجام داد و نقش‌های موردنظر را دقیقا در جایی که مدنظر است نشاند.

به‌دلیل نوین بودن این نوع لیتوگرافی تمام کاربردهای آن هنوز کشف نشده است و پیش‌بینی می‌شود در آینده بسیاری از مسائل حوزه‌ی نانو را بتوان با کمک این فناوری‌ها به سرانجام رساند.

درآخر باز هم ذکر می‌کنیم که دو مورد آخر لیتوگرافی را در این مطلب به‌صورت اجمالی بررسی کردیم و از روش‌های انجام کار و اطلاعات بیشتر به‌دلیل تخصصی بودن بیش از حدِ مطلب، فاکتور گرفتیم. طبیعتا فرآیند این نوع لیتوگرافی‌ها به سادگی آنچه اشاره شد نیست و برای درک کامل آنها هم باید حداقل دانش تخصصی در حوزه‌ی نانو داشت.

 

لطفا نظر خود را بنویسید


نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Solve : *
10 ⁄ 5 =


بالا